23 апреля 2021, 18:16

Новости Планеты

Квантовый компьютер решает простые линейные уравнения

Квантовый компьютер решает простые линейные уравнения

Концептуальная иллюстрация на основе фотонных кубитов

3x + у = 2

х + 3y = 0

Это своего рода легких проблемы математики, что вы можете работать в течение нескольких минут с помощью карандаша и бумаги, но физики в Китае, Канаде и Сингапуре теперь решена пар линейных уравнений как этот с помощью простой квантовый компьютер. Их эксперимент предусматривает кодирование квантовой информации на четыре фотонов и отправки их через систему оптических устройств. Физики утверждают, что их установка может быть улучшено и модифицированных дальнейшем решить другие проблемы.

Вычислительные подвиг проводились Цзянь-Вэй Пан и его коллеги из Университета науки и технологий Китая, в Университете Торонто и Национального университета Сингапура, которые использовали квантовый алгоритм создана в 2009 году Арам Harrow, Агентств и Avinatan Сет Ллойд. Для простых систем линейных уравнений, Харроу и коллеги показали, что их алгоритм может быть экспоненциально быстрее, чем лучшие методы решения, которые используют классический компьютер. Одна важная оговорка, однако, в том, что алгоритм не найти точное решение, но только наиболее вероятный ответ.

Команда Пан реализован алгоритм стрельбы ультрафиолетового (УФ) лазерные импульсы в оптическую систему, содержащую два-бората бария кристаллов для создания двух пар фотонов.Двух фотонов в паре запутались в терминах их поляризацию, которая означает, что корреляция между поляризацией фотонов больше, чем разрешено классической физики.

Светоделителях, зеркал и призм

Каждая пара запутанных затем посылается через поляризационный разделитель, который отделяет фотонов в зависимости от их поляризации — четырех фотонов, входных кубитов для расчета. Кубитов затем обрабатываются в оптическую схему, которая включает поляризационный разделитель пучка, зеркал и призм. Два линейных уравнений с двумя неизвестными могут быть описаны в терминах 2 × 2 матрицы и вектора, каждый из которых кодируется с использованием трех кубитов. Четвертый кубитом является «апсШа», которое установлено на фиксированное значение, чтобы сделать функцию квантовой цепь в желаемом направлении.

Как четыре фотоны проходят через цепь они помещаются в сильно спутанных Greenberger-Хорн-Цайлингер государство, которое является отличительной чертой квантовых вычислений.Четыре фотоны затем детектируют с использованием четырех различных детекторов. Эти датчики измеряют поляризацию фотонов, и эта информация может быть использована для получения решения проблемы алгебры.

Конечно, команда уже знал ответ, поэтому они смогли протестировать их реализации алгоритма против выхода предсказывает теория. Это было сделано для трех различных проблем, и они обнаружили, что точность экспериментальных выхода варьировалась от 0,993 до 0,825. (Точность 1 соответствовало бы идеальный матч.)

Лучшие источники и детекторы

Команда указывает, что его нынешней структуре ограничена использованием однофотонной источников — которые являются вероятностные и поэтому не всегда излучают фотоны по требованию — и детекторами фотонов, которые являются относительно неэффективными. Тем не менее, исследователи в настоящее время разрабатывают лучшие источники и детекторы, что означает, что — в сочетании с на-чипе интеграции — крупномасштабных реализаций схемы могут быть созданы для решения более сложных линейных уравнений. Техника команды также может быть использована для реализации других квантовых алгоритмов для решения дифференциальных уравнений или фитинга данных математических функций.

«Ближайшего будущего целью является контроль от 10 до 20 фотонных квантовых битов», объясняет Лу Чаоян в Университете науки и технологий Китая. «Расширенные возможности позволят нам проверить более сложные квантовые алгоритмы, например, решения дифференциальных уравнений, понимая, универсальный квант-кодов с исправлением ошибок, и квантовой моделирования различных систем.»


Источник.physicsworld.com

Читать полностью (Время чтения: 4 минуты)
Добавить комментарий
    Scroll Up